一项危险的事业:蚁王如何在蚁群建立期间预防疾病

一项新研究发表在BMC进化生物学研究发现,当蚁王共同建立一个新的蚁群时,它们可能会埋葬其他的蚁后,以避免真菌感染。这种行为通常与工蚁有关,与蚁后的典型观点形成鲜明对比,蚁后通常专注于繁殖,而不是冒险的任务。

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当大多数人想到蚁后时,他们可能想到的是一个君主的形象,由她的女儿——不育的工蚁——照料和保护。与工蜂不同的是,工蜂承担着所有艰难和危险的任务,而蚁后则被保护得很安全,深埋在地下掩体中,这就是她的巢穴。她将在那里生活,可能长达几十年(目前的记录是大约30年),每天下数百个蛋,同时由一群工人喂养和清洁。

然而,蚁后的生活通常不是这样开始的。事实上,大多数蜂王可能在养育出第一批工蜂之前就死了。这是因为成熟蚁群产生的新蚁后必须离开母蚁巢去寻找新的蚁后。

据估计,只有不到1%的蜂王能活过第一年。

在此过程中,许多创始蜂王会成为鸟类、蜘蛛和其他蜂群的工蜂的猎物,还会从土壤中感染细菌和真菌,导致疾病和死亡。此外,由于它们不觅食,它们必须分解自己的身体组织来喂养自己和幼崽,直到工蜂出现,这使得饥饿成为可能。

年轻的蜂群也有被大蜂群袭击的危险,大蜂群会偷走它们的后代并杀死蚁后。因此,据估计只有不到1%的蜂王能活过第一年。

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为了提高生存几率,一些蚁后会发现自己的蚁后和其他蚁后在一起。这种行为被称为共同创建,被认为是有益的,因为一对蜂王可能比一个蜂王更快地提高更多的工人,潜在地给予他们竞争优势。然而,联合成立的确切原因还有待讨论,这可能只是过度拥挤和对最佳筑巢地点的竞争的结果。

然而,联合建房仍有其缺点,因为蚁后一旦有了工蜂,就会为控制巢穴而战斗到死。此外,在此之前,联合创始人可能会增加女王感染的风险,如果她的联合创始人生病并死亡。在成熟的蜂群中,死去和/或被感染的同伴很快就会死去从巢中移出,或被工人毁了.这些“创业”行为可以保持巢穴清洁,防止疾病传播。在没有员工的情况下,联合创始人如何克服这个问题?

感染了病原菌的死蜂王绿僵菌属.绿色的“块”是传染性真菌孢子的致密包裹。

最近,我们开始回答这个问题BMC Evolutionary Biology文章它使用的是普通黑花园蚂蚁的蚁后和一种通才真菌病原体。在我们的第一个实验中,我们进行了选择测试,以观察蚁后,在面对单独建立一个蜂群或在其身上携带传染性真菌孢子的蚁后时,是否会避开病原体暴露的蚁后。作为对照,另一组蜂王可以选择单独创建或与虚假处理的蜂王一起创建。

尽管与暴露于病原体的蚁后筑巢的风险很高,但我们发现,在所有治疗组中,联合创始的风险都很高(约60%),这表明,躲避暴露于病原体的蚁后并不是蚁后用来降低感染联合创始人风险的机制。

在第二个实验中,我们将蚁后与暴露于病原体或假处理过的蚁后配对,在封闭或开放的巢穴中——后者有一个洞,可以通向一个小竞技场。一旦暴露于病原体的蚁后开始死于感染,我们将对照组的蚁后冷冻杀死,看看幸存的蚁后对感染和未感染的尸体有何反应。

新收集的建国皇后被绘制在实验中进行鉴定。
新收集的建国皇后被绘制在实验中进行鉴定。

奇怪的事业

我们发现幸存的蚁后表现出承担行为。也就是说,尸体被咬成碎片并埋葬,或者,在开放的巢穴中,完全从巢穴中移走。

我们发现幸存的蚁后表现出承担行为。也就是说,尸体被咬成碎片并埋葬,或者,在开放的巢穴中,完全从巢穴中移走。有趣的是,尽管蚁后在真菌病原体变得具有传染性(从尸体上生长出来)之前就进行了这些行为,但蚁后似乎不太可能直接对感染的存在做出反应,因为未感染的尸体处理方式完全相同。

因此,女王的行为似乎是预防性的,即在尸体上有任何疾病迹象之前。从女王的角度来看,把所有的尸体都视为同等危险是有道理的,因为等到病原体长出来可能已经太晚了,无法防止疾病传播。事实上,我们发现,当真菌生长时,将尸体咬成碎片并埋葬它们显著降低了蜂王从尸体感染致命感染的风险,可能是因为埋葬阻止了真菌孢子的传播。换句话说,执行创业行为提高了创始女王的生存。

我们的研究表明,与蚁王只专注于繁殖和避免所有危险任务的典型观点相反,当它们没有工蜂为它们做这些时,蚁后可以执行复杂的行为来保护自己。事实上,有一些蚁后被认为是进化上更基础的物种,在殖民地建立期间还在觅食的.此外,没有交配并留在父母巢穴中的蚁后开始表现得像工蜂,甚至会到巢外觅食。

了解这种行为的灵活性及其潜在的遗传机制,可以提供一个有趣的见解,了解是什么让蚁后成为蚁后,以及群居昆虫中分别的蚁后和工蜂种姓的进化。

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一个评论

Nikhil Samayam

这是一篇容易阅读的文章,有效地让我,一个普通的高中生,了解了蚁后做的一件有趣的事情。感谢您完成了这项研究,很高兴您能够发表结果。

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